Väitöstyöstä saadut tulokset parantavat ymmärrystä siitä, mitä pohjoisiin ekosysteemeihin sitoutuneelle hiilelle käy, kun ilmastonmuutos etenee. Tuloksia voidaan myös hyödyntää ekosysteemi- ja ilmastomalleissa.
Ilmastonmuutoksen myötä Pohjois-Lapin ympäristöolosuhteet muuttuvat. Keskilämpötilan nousu johtaa siihen, että kasvukausi alkaa aikaisemmin ja syyskausi pitenee. Lisääntyvät sademäärät vaikuttavat ekosysteemien vesitaseisiin sekä maaperän mikrobitoimintaan. Kuumuudesta johtuvia sään ääri-ilmiöitä esiintyy yhä useammin myös maan pohjoisosissa. Näistä meteorologisista ilmiöistä johtuvat ympäristöolojen muutokset muokkaavat pohjoisten ekosysteemien hiilenkiertoa.
Väitöstyössä havaittiin lämpimän kevätkauden aikaistavan ja vauhdittavan kasvien kykyä sitoa hiiltä kaikissa tutkituissa maaekosysteemeissä. Tunturikoivikossa osa saavutetusta edusta menetettiin kuitenkin hyönteisvaurioiden takia.
Lämmintä kevättä seurannut kuukauden mittainen helle- ja kuivuusjakso keskellä parhainta kasvukautta puolestaan heikensi kaikkien tutkittujen maaekosysteemien kykyä sitoa hiiltä. Helle- ja kuivuusjakson loppuvaiheessa ekosysteemit muuttuivat hetkellisesti jopa hiilen lähteeksi ilmakehään.
Tutkimusjaksolla kuivuus laski vedenpintaa suolla. Tämä johti epäedullisiin olosuhteisiin metaania tuottaville mikrobeille, mikä vähensi suon metaanipäästöjä. Kuivuuden jälkeen ensimmäisten sateiden tultua suon hiilinielu palasi entiselle tasolleen hieman mäntymetsää nopeammin.
Tämän lisäksi mäntymetsässä havaittiin sateisen kesä-elokuun 2017 lisänneen ekosysteemihengitystä, joka todennäköisesti johtui lisääntyneestä metsänpohjan mikrobitoiminnasta ja karikkeen hajotuksesta. Tämä heikensi potentiaalisesti metsän kokonaishiilinielua, koska normaalisateisena kesänä karikkeen hajotuksesta vapautuneen hiilen määrä olisi ollut pienempi.
Mittauksia tehtiin kahden vuoden ajan Inarissa ja Utsjoella
Väitöstyössä mittauksia tehtiin vuosina 2017–2019 Kaamasen ja Kevon tutkimusaloilla. Reilut kaksi vuotta kestäneiden mittausten aikana koettiin hyvin sateinen kesä 2017, lämmin kevät 2018 sekä helteinen ja kuiva heinäkuu 2018. Valtaosa pohjoisten ekosysteemien hiilenvaihdosta tapahtuu lyhyen kasvukauden aikana, jolloin myös sinä aikana tapahtuvat muutokset ympäristöolosuhteissa vaikuttavat eniten kokonaishiilinieluun ja -lähteeseen.
Kaamasessa Inarissa tutkimuskohteina olivat aapasuo, mäntymetsä, mäntyräme sekä kaksi järveä. Kevolla Utsjoella puolestaan tarkasteltiin tunturikoivikkoa, jonka koealoilla tutkittiin lämmityksen sekä hyönteisvaurioiden vaikutusta hiilinieluihin.
Väitöskirja tarkastetaan 27.1.2023 Helsingin yliopistossa
Lauri Heiskanen väittelee 27.1.2023 kello 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa. Väitöstyön aiheena on Pohjois-Suomen subarktisten ekosysteemien hiilidioksidi- ja metaanivuot muuttuvissa ympäristöolosuhteissa "Environmental responses of carbon dioxide and methane fluxes of subarctic ecosystems in Northern Finland". Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Exactum, auditorio B123, Pietari Kalmin katu 5. Väitöstilaisuutta voi seurata Live streaminä.
Vastaväittäjänä on Professor Thomas Friborg, University of Copenhagen, ja kustoksena on professori Timo Vesala.
Väitöskirja julkaistaan sarjassa Finnish Meteorological Institute Contributions.
Väitöskirja "Environmental responses of carbon dioxide and methane fluxes of subarctic ecosystems in Northern Finland" on myös elektroninen julkaisu ja luettavissa Heldassa.
Väittelijän yhteystiedot:
Lauri Heiskanen, lauri.heiskanen@helsinki.fi